第5章53室燃燃烧方式及其设备=西安交通大学锅炉原理精品PPT课件
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A —该截面上气流的横截面积。
轴向动量 K，单位为(kg·m)／s2：
K
wz2 P dA
r 0
2
r
0
wz2 P ddr
A
其中 P —气流静压，单位为 MPa。
r
wzwqr 2dr
n
0 r
L wz2 P rdr
0
须预先知道气流的轴向及切向速度分布，这在 新设计燃烧器时是不可能的。
(1) 能使煤粉气流稳定地着火； (2) 着火以后，一、二次风能及时合理混合， 确保较高的燃烧效率；
(3) 火焰在炉内的充满程度好，且不会冲墙贴 壁，避免结渣；
(4) 有较好的燃料适应性和负荷调节范围； (5) 阻力较小；
(6) 能减少NOx的生成，减少对环境的污染。
按出口气流特性：
(1)直流燃烧器。出口为直流射流或 直流射流组；
（3）常用的旋流燃烧器
气流旋转方法： ➢将气流切向引入一个圆柱形导管(蜗壳) ➢在气流中加装导向叶片
(a) 单蜗壳扩锥型旋流燃烧器
也称直流蜗壳式扩锥型旋流燃烧器。二次风气流通过蜗壳旋流器产生旋转，成为旋转射流。 一次风经中心管直流射出，不旋转。一次风中心管出口处有一个扩流锥，使一次风气流扩 展开来，并在一次风出口中心处形成回流区，回流高温烟气，使煤粉气流着火、燃烧稳定。 扩流锥可以用手轮通过螺杆来调节气流的扩展角。扩展角愈大，形成的回流区愈大。一、 二次风两股气流平行向外扩展，由于二次风的动量较大，故可与一次风混合，共同形成一 股旋转射流。这种燃烧器的特点是一次风阻力小，射程远，后期扰动好，煤种的适应性较 好，可以燃用较差的煤，但其扩流锥容易烧坏。
（e）低NOx型燃烧器
降低NOx原理：
主要的燃料型。影响因素：N含量、挥发分、α、
温来自百度文库。
抑制方法：低α；降低温度；促进还原。
历经三代：
（1）低α、降低trk、浓淡、烟气再循环、上部几层 停运；
（2）空气分级； （3）空气分级plus燃料分级
(4) 旋流燃烧器的布置方式
图5-38 旋流燃烧器的布置方式 (a)—前墙布置；(b)—两面墙对冲或交错布置；(b-1)—两面墙交错布置； (b-2)—两面墙对冲布置；(c)—半开式炉膛对冲布置；(d)—炉底布置；(e)—炉顶布置
图为拔伯葛公司的一 次风不旋转的切向可 动叶片旋流燃烧器的 示意图。
这种燃烧器的二次风道中装有8片(一般可为8～16片) 可动叶片，改变叶片的角度，可使二次风产生不同 的旋流强度，以改变高温烟气回流区的大小。
这种燃烧器的阻力较小，为使一次风能形成回流区，常在一次风出口 中装有一个多层盘式稳焰器。多层盘式稳焰器的锥角为75o，气流通过 时可在其后形成中心回流区，固定各层锥形圈的固定板，每隔120o装置 一片，相邻锥形圈的定位板可以略有倾斜，并错开布置，使通过的一 次风轻度旋转。锥形圈还有利于把已着火的煤粉按希望的方向送往外 圈的二次风中去，以加速一、二次风的混合。这种稳焰器可以前后移 动，以调节中心回流区的形状和大小。
5.3 室燃燃烧方式及其设备
5.3.1 煤粉炉 1. 煤粉炉的炉膛 炉膛是锅炉最重要的部件之一。 因为： 是燃烧的场所 也是热交换(主要是辐射热交换)的场所。
要求：
(a) 合理布置燃烧器，确保燃烧良好。 (b) 足够的容积和高度，确保证燃尽度。 (c) 能布置合适量的受热面，满足容量需要；确 保的对流受热面安全。 (d) 确保可靠的水动力特性。 (e) 结构紧凑；便于制造、安装、检修和运行。
炉膛的截面形状：多为矩形。
炉膛的几何特性是它的宽度b 、深度a 和高度h。
2. 燃烧器
燃烧器是煤粉锅炉的主要燃烧设备。
作用：
保证燃料和燃烧用空气在进入炉膛时能充分 混合、及时着火和稳定燃烧。
空气，一般不集中送入，按对着火、燃 烧有利而合理组织、分批送入的。
按作用，一次风、二次风和三次风。
对煤粉炉燃烧器基本要求：
(2)旋流燃烧器。出口为旋转射流。
3. 旋流燃烧器及其布置
一次风和二次风分别用不同的管道与燃烧器连接。
一、二次风的通道也是隔开的。
二次风射流都是旋转射流，一次风射流可旋 或不旋流，但总气流都绕轴线旋转。
旋转射流的一般描述（几个特点）。
a)理想流线 b)实际流线
（2）旋流强度及其影响
决定旋转强烈程度的特征参数旋流强度
(b) 双蜗壳旋洗燃烧器
一、二次风都是通过各自的蜗壳而形成旋转射流的。
一、二次风旋转的方向 通常相同，有利于气流 的混合。中心装有一根 中心管，可以装置点火 用的重油喷嘴。在一、 二次风蜗壳的入口处装 有舌形挡板，可以调节 气流的旋流强度。
出口气流前期混合很强烈，其结构简单，适于燃用挥发分较高的烟煤和 褐煤，也能用于燃烧贫煤，所以小型煤粉炉常采用它。
但舌形挡板调节性能不很好，燃料的适应范围不广；阻力较大，不宜用 于直吹式制粉系统；燃烧器出口处的气流速度和煤粉浓度分布都不很均 匀，所以在燃用低挥发分的现代大、中型锅炉就很少用它。
(c) 轴向叶片旋流燃烧器
用轴向叶片使气流产生旋转的燃烧器称为轴向叶片式旋流燃烧器。
二次风通过轴向叶片的导向，形成旋转气流进入炉膛。轴向叶片可 是固定的，也可是移动可调的。
通常按平均轴向及切向速度来确定，并 以其通过旋流器的结构参数来表示，这 样既给设计工作带来了方便，又可据此 分析旋流器结构参数对旋流强度的影响， 这样的旋流强度称结构旋流强度。
旋流强度对旋转射流特性的影响：
回流区（量）、扩展角、射程（即穿透深度）
图5-33 旋转射流的气流型式 (a)弱旋转气流(封闭气流)；(b)开放气流；(c)全扩散气流
n 定义为气流相对于轴线的旋转动量矩
M 与气流的轴向动量 K 及定性尺寸 L 乘 积的比值。即
n M KL
旋转动量矩 M，其单位为(kg·m2)／s2：
r 2
M wzwqrdA 0 0 wzwqrddr A
—气流密度；
wz —该截面上某点的气流轴向速度； wq —该截面上同一点的气流切向速度； r —该点相对于轴线的旋转半径；
一次风也有不旋转的和旋转的两种。
这种燃烧器的中心回流区较小、较长，只 适合燃用易着火的高挥发分燃料。在我
国，主要用来燃用Vdaf ≥25％，低位发热
量 Qar,net ≥16800kJ／kg 的烟煤和褐煤。
(d) 切向叶片式旋流燃烧器 一次风也有旋转和不旋转两种，二次风则通过可动的切向叶 片，变成旋转气流送入炉膛。
轴向动量 K，单位为(kg·m)／s2：
K
wz2 P dA
r 0
2
r
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A
其中 P —气流静压，单位为 MPa。
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须预先知道气流的轴向及切向速度分布，这在 新设计燃烧器时是不可能的。
(1) 能使煤粉气流稳定地着火； (2) 着火以后，一、二次风能及时合理混合， 确保较高的燃烧效率；
(3) 火焰在炉内的充满程度好，且不会冲墙贴 壁，避免结渣；
(4) 有较好的燃料适应性和负荷调节范围； (5) 阻力较小；
(6) 能减少NOx的生成，减少对环境的污染。
按出口气流特性：
(1)直流燃烧器。出口为直流射流或 直流射流组；
（3）常用的旋流燃烧器
气流旋转方法： ➢将气流切向引入一个圆柱形导管(蜗壳) ➢在气流中加装导向叶片
(a) 单蜗壳扩锥型旋流燃烧器
也称直流蜗壳式扩锥型旋流燃烧器。二次风气流通过蜗壳旋流器产生旋转，成为旋转射流。 一次风经中心管直流射出，不旋转。一次风中心管出口处有一个扩流锥，使一次风气流扩 展开来，并在一次风出口中心处形成回流区，回流高温烟气，使煤粉气流着火、燃烧稳定。 扩流锥可以用手轮通过螺杆来调节气流的扩展角。扩展角愈大，形成的回流区愈大。一、 二次风两股气流平行向外扩展，由于二次风的动量较大，故可与一次风混合，共同形成一 股旋转射流。这种燃烧器的特点是一次风阻力小，射程远，后期扰动好，煤种的适应性较 好，可以燃用较差的煤，但其扩流锥容易烧坏。
（e）低NOx型燃烧器
降低NOx原理：
主要的燃料型。影响因素：N含量、挥发分、α、
温来自百度文库。
抑制方法：低α；降低温度；促进还原。
历经三代：
（1）低α、降低trk、浓淡、烟气再循环、上部几层 停运；
（2）空气分级； （3）空气分级plus燃料分级
(4) 旋流燃烧器的布置方式
图5-38 旋流燃烧器的布置方式 (a)—前墙布置；(b)—两面墙对冲或交错布置；(b-1)—两面墙交错布置； (b-2)—两面墙对冲布置；(c)—半开式炉膛对冲布置；(d)—炉底布置；(e)—炉顶布置
图为拔伯葛公司的一 次风不旋转的切向可 动叶片旋流燃烧器的 示意图。
这种燃烧器的二次风道中装有8片(一般可为8～16片) 可动叶片，改变叶片的角度，可使二次风产生不同 的旋流强度，以改变高温烟气回流区的大小。
这种燃烧器的阻力较小，为使一次风能形成回流区，常在一次风出口 中装有一个多层盘式稳焰器。多层盘式稳焰器的锥角为75o，气流通过 时可在其后形成中心回流区，固定各层锥形圈的固定板，每隔120o装置 一片，相邻锥形圈的定位板可以略有倾斜，并错开布置，使通过的一 次风轻度旋转。锥形圈还有利于把已着火的煤粉按希望的方向送往外 圈的二次风中去，以加速一、二次风的混合。这种稳焰器可以前后移 动，以调节中心回流区的形状和大小。
5.3 室燃燃烧方式及其设备
5.3.1 煤粉炉 1. 煤粉炉的炉膛 炉膛是锅炉最重要的部件之一。 因为： 是燃烧的场所 也是热交换(主要是辐射热交换)的场所。
要求：
(a) 合理布置燃烧器，确保燃烧良好。 (b) 足够的容积和高度，确保证燃尽度。 (c) 能布置合适量的受热面，满足容量需要；确 保的对流受热面安全。 (d) 确保可靠的水动力特性。 (e) 结构紧凑；便于制造、安装、检修和运行。
炉膛的截面形状：多为矩形。
炉膛的几何特性是它的宽度b 、深度a 和高度h。
2. 燃烧器
燃烧器是煤粉锅炉的主要燃烧设备。
作用：
保证燃料和燃烧用空气在进入炉膛时能充分 混合、及时着火和稳定燃烧。
空气，一般不集中送入，按对着火、燃 烧有利而合理组织、分批送入的。
按作用，一次风、二次风和三次风。
对煤粉炉燃烧器基本要求：
(2)旋流燃烧器。出口为旋转射流。
3. 旋流燃烧器及其布置
一次风和二次风分别用不同的管道与燃烧器连接。
一、二次风的通道也是隔开的。
二次风射流都是旋转射流，一次风射流可旋 或不旋流，但总气流都绕轴线旋转。
旋转射流的一般描述（几个特点）。
a)理想流线 b)实际流线
（2）旋流强度及其影响
决定旋转强烈程度的特征参数旋流强度
(b) 双蜗壳旋洗燃烧器
一、二次风都是通过各自的蜗壳而形成旋转射流的。
一、二次风旋转的方向 通常相同，有利于气流 的混合。中心装有一根 中心管，可以装置点火 用的重油喷嘴。在一、 二次风蜗壳的入口处装 有舌形挡板，可以调节 气流的旋流强度。
出口气流前期混合很强烈，其结构简单，适于燃用挥发分较高的烟煤和 褐煤，也能用于燃烧贫煤，所以小型煤粉炉常采用它。
但舌形挡板调节性能不很好，燃料的适应范围不广；阻力较大，不宜用 于直吹式制粉系统；燃烧器出口处的气流速度和煤粉浓度分布都不很均 匀，所以在燃用低挥发分的现代大、中型锅炉就很少用它。
(c) 轴向叶片旋流燃烧器
用轴向叶片使气流产生旋转的燃烧器称为轴向叶片式旋流燃烧器。
二次风通过轴向叶片的导向，形成旋转气流进入炉膛。轴向叶片可 是固定的，也可是移动可调的。
通常按平均轴向及切向速度来确定，并 以其通过旋流器的结构参数来表示，这 样既给设计工作带来了方便，又可据此 分析旋流器结构参数对旋流强度的影响， 这样的旋流强度称结构旋流强度。
旋流强度对旋转射流特性的影响：
回流区（量）、扩展角、射程（即穿透深度）
图5-33 旋转射流的气流型式 (a)弱旋转气流(封闭气流)；(b)开放气流；(c)全扩散气流
n 定义为气流相对于轴线的旋转动量矩
M 与气流的轴向动量 K 及定性尺寸 L 乘 积的比值。即
n M KL
旋转动量矩 M，其单位为(kg·m2)／s2：
r 2
M wzwqrdA 0 0 wzwqrddr A
—气流密度；
wz —该截面上某点的气流轴向速度； wq —该截面上同一点的气流切向速度； r —该点相对于轴线的旋转半径；
一次风也有不旋转的和旋转的两种。
这种燃烧器的中心回流区较小、较长，只 适合燃用易着火的高挥发分燃料。在我
国，主要用来燃用Vdaf ≥25％，低位发热
量 Qar,net ≥16800kJ／kg 的烟煤和褐煤。
(d) 切向叶片式旋流燃烧器 一次风也有旋转和不旋转两种，二次风则通过可动的切向叶 片，变成旋转气流送入炉膛。